化工行業的清潔生產技術研究

（天津市化工設計學院，天津 300193）

隨著全球環境污染日益的惡化，清潔生產這個名詞越來越被人熟知。清潔生產(Cleaner Production)是由聯合國環境規劃署工業與環境規劃行動中心(UN-EP EC/PAC)提出的，它表述了原材料-生產-產品-消費使用的全過程的污染防治途徑[1]。化學工業的清潔生產即是要實現化工過程的綠色化，即要使用綠色化工技術，綠色化工技術是指在綠色化學基礎上開發的從源頭阻止環境污染的化工技術[2]。

典型的綠色化工技術包括原料綠色化、化學反應綠色化、反應介質綠色化、產品綠色化，而“工藝”是將原料和能源轉化成中間品和終產品的過程。化工過程問題涉及到從分子工程到化學工程的所有問題。要實現綠色化工技術必須從綠色化工設計著手，通過化工設計過程的綠色化，實現“三廢”減量化、資源化和無害化，或將“三廢”消滅于生產過程中，實現可持續發展的綠色化工生產技術。

1 主要方法

針對以上諸多綠色化，在生產工藝已確定的基礎上，可以有相應的技術手段[3]來實現化工過程的綠色化[4]。

1）使用清潔原料，針對有些化工過程所使用的原料是有害化學品，或者原有工藝會產生有害的副產品或中間產物，可以通過改進生產工藝來達到清潔生產的目的。最好可以采用能實現原子經濟性的生產工藝。

2）控制反應途徑和深度，很多化學反應會產生有害中間產物和副產品，在反應過程中可以通過適當的控制反應條件，提高反應的轉化率和選擇性，盡量少生產有害產品。

3）開發高選擇性的催化劑，對于催化反應，可以通過高選擇性的催化劑的開發來實現提高反應選擇性的目的，實現清潔生產，減少有害化學品的生成。

4）采用清潔催化劑，對于必須使用催化劑的化學反應，有些催化劑會對環境有產生污染，這種情況下我們要設法開發清潔的催化劑來代替原有催化劑，避免污染環境和設備，提高生產效益。

5）使用清潔溶劑、試劑，很多化學反應過程需要在溶劑中進行，有些溶劑易揮發不易回收，會對大氣造成嚴重污染。可以通過開發在清潔溶劑中進行的化學反應過程來減少污染。

6）副產品深加工和循環利用，很多情況下有毒有害的副產品暫時還沒有辦法完全避免，需要對其進行進一步加工，得到有用的產品，或者循環利用，減少浪費和污染，提高經濟效益。

7）尋找對環境有害產品的清潔替代產品，對于某些本身對環境有污染的化學品，為了環境友好，要開發能替代的環境友好的產品來減少污染。

另外，在生產工藝已確定的基礎上，在化工過程的設計和生產過程中，也要以清潔生產為目標來設計，做到少排放、少污染、少浪費[5]。

1）改革工藝和設備，在生產過程中，由于所使用設備水平較低，造成生產過程中原料轉化率低、產品選擇性低，這種情況下會造成生產消耗高、損耗大、廢棄物多，從而使企業成本增加，污染也變的嚴重。要達到清潔生產的目標，就必須采用先進的生產工藝和技術裝備，這樣才能提高企業的競爭力，實現可持續發展。

2）合理有效利用資源，在生產過程中原材料、能源等消耗占成本的大部分，如果不能合理利用這些資源將造成很大浪費，增加無謂的成本。在生產中要實現原料的綜合利用，充分利用和回收各種能源，使資源的利用發揮最大效益。

3）合理組織物料循環，物料循環主要包括流失的物料回收后作為原料返回流程；生產過程中生成的廢料經處理后作為原料或原料的替代物返回生產流程；生產中生成的廢料經處理后作為原料用于其它生產過程。如企業生產過程中的循環用水、煤氣等的綜合利用，既能節約能源和資源，降低成本，又能大幅度減少了物料流失和“三廢”的排放，實現清潔生產。

4）產品體系改革，清潔生產的目的是節約原料和能源，減少昂貴或稀缺原料的使用，對于生產的產品要在使用過程中及使用后，均不含危害人體健康和生態環境的因素，且易于回收、復用和再生，易處置，易降解，另外還要簡化包裝，鼓勵采用可再生的材料制成包裝材料或便于多次使用的包裝材料。總之，清潔產品應該在生產過程、使用過程中甚至使用之后，都對環境無害。

2 清潔生產技術

在清潔生產過程中我們會用到各種技術[6]來達到目的。

1）過程模擬技術，過程模擬技術可以通過過程建模與優化控制技術相結合進行生產流程優化，因此成為國內外研究的熱點和實現清潔生產的重要技術之一。

2）過程集成技術，要使化工過程的能耗物耗和環境污染最小，就必須把整個反應系統集成起來作為一個有機整體進行優化。

3）清潔的生產工藝，化工生產中，采取新工藝，不但可提高生產效率，而且可以解決廢水處理問題。

4）清潔的反應體系，反應體系對反應十分重要，以超臨界CO2、近臨界水、高溫液態水和離子液體等作為清潔生產的反應體系，可以獲得良好的反應效果。

5）超常規反應技術，由于人們對物質狀態和反應過程的認識有限，對物質的利用主要基于其正常狀態下的物性。隨著人們對各種物質處于不同極限狀態的特性的研究，化學反應過程在極限狀態下的特性受到化工界的廣泛關注，于是各種超常規狀態的技術不斷涌現，如超臨界流體技術、超重力技術等。

6）催化技術，催化技術是化學工業實現清潔生產的主要方法。在有機化工中，為了得到盡可能多的目標產品，減少副產品和廢物，除了采用合適的工藝設備和工藝線路外，非常重要的是采用高效環保的催化劑，如利用酶催化劑、手性催化劑和仿生催化劑等。

7）化工設備技術，隨著化工工藝的進步和發展以及環保要求的不斷提高，化工設備技術也不斷發展和完善。目前，化工設備逐漸專業化、系列化，并朝著大型化、微型化和智能化方向發展。

8）清潔能源，現在化學工業的供能主要來自石油和煤炭，這兩種能源在消耗過程中都會產生大量的污染，而且石油和煤炭在開采過程中也會對環境造成破壞。面對國際國內節能減排的重壓，使用清潔能源是發展的必然趨勢。為了降低對環境造成的污染，人們努力開發清潔的能源技術，包括利用太陽能、風能、地熱等。

3 清潔生產發展的不利因素

我國的清潔生產正在發展中，難免會遇到各種阻礙。其中包括法制不健全，產品生命周期評價不足，對清潔生產存在認識誤區，清潔生產沒能很好地與企業政治、經濟、文化生活掛鉤等[7]。

總的來說，我們在實際工作中要從源頭開始通過采用適當的方法，有效利用現有技術，開發新技術，避免各種不利因素的影響，促成我國清潔生產的發展。

[1]張淑群.化工清潔生產[J].化工環保，1997，17（3）：151-152.

[2]劉江萍.綠色化工技術與綠色化工設計相關問題研究[J].科技信息，2010，（33）：45.

[3]田昀.清潔生產應用于化工過程中的一些方法及前景展望[J].環境科學動態，2000，（4）：27-29.

[4]尹發平.化工業清潔生產技術措施分析[J].北方環境，2013，29（3）：24-25.

[5]楊輝.化工企業開展清潔生產的主要途徑，安全、健康和環境[J].2006，6（4）：27-28.

[6]陳和平，包存寬.我國化學工業中清潔生產技術的研究進展[J].化工進展，2013，32（6）：1407-1414.

[7]陳金思.化工行業開展清潔生產的不利因素分析[J].安徽化工，2003，（3）：9-40.